JPH0357364B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気発生器用燃焼装置、殊にぐう角
燃焼装置に関する。

蒸気発生器の炉において、実質的に矩形の横断
面を有する炉の各隅部から燃料を炉中央に設定し
た仮想燃焼円に対して接線方向に向けて噴出させ
て燃焼させることはよく知られている。そして、
微粉炭を搬送する一次空気に加えて、補助空気が
燃料と一緒に燃料ノズルにすぐ隣接するところか
ら導入される。炉の高さ方向における複数の燃料
燃焼位置の間にはそれぞれ２次空気ノズルが設け
られ、これらの２次空気ノズルが炉内で燃料を完
全燃焼させるために必要な残りの空気を供給す
る。

このようなぐう角燃焼装置において、また、バ
ーナを作動中上向き又は下向きに傾けて炉内の火
球位置を変え、これにより有効炉寸法を修正させ
ることも知られている。このような方法は、炉と
その下流側の対流表面との間の熱分配を変えるこ
とから、蒸気温度制御のためにはとても有益なも
のである。

しかして、このようなぐう角燃焼は、燃料と空
気との混合を増進させ、これにより燃焼装置で必
要とされる過剰空気の量を減少させることができ
る。また、これにより、燃焼をゆつくりと遅ら
せ、生成される窒素酸化物の量を減少させること
ができる。

炉内でガスが旋回してうず巻くことは、しかし
ながら、幾つかの好ましくない問題を生じさせ
る。例えば、うず巻きがあまりにも高くなりすぎ
ると、炉の中央に下降流コアが形成される。うず
巻きは、また、炉を去るガスの分配を生じさせ、
これによりガスが横切つて流れる下流側の加熱表
面での温度のアンバランスを生じさせる。更に、
うず巻きがあまりにも小さすぎると、その燃焼ガ
スの接線方向運動量が不足することから、火球が
不安定となつてしまう。

したがつて、ぐう角燃焼においては、複数の燃
料燃焼位置のすべてにおいて燃料と空気との混合
を可能な加賀り増進させ、また同時に炉ガスの残
留うず巻きを最小にすることが所望されるもので
ある。

本発明は、このような事情に鑑み、なされたも
のである。

本発明による蒸気発生器用燃焼装置は、実質的
に矩形の横断面を有する炉を包含する。この炉
は、その頂部にガス出口を備えている。そして、
炉の高さ方向における複数の燃料燃焼装置の各々
に設けられている複数の燃料ノズル装置は、それ
ぞれ、炉内の仮想垂直燃焼円筒形に対して接線方
向に向けられている。この場合、本発明によれ
ば、最も低い位置の燃料ノズル装置は比較的大き
な径の仮想垂直燃焼円筒形に対して向けられ、他
の燃料ノズル装置はそれらの位置が高くなる順に
しだいに小さくなる仮想垂直燃焼円筒形に対して
向けられる。

このように、最も低い位置の燃料ノズル装置が
向けられる仮想垂直燃焼円筒形の径を相当大きく
することにより、炉内での燃料と空気との混合及
び接線方向運動をそれぞれ増進させることができ
る。そして、この低い位置からの残留ガス流れ
は、その上方の高さが順々に高くなる各燃料燃焼
位置を回転しながら流れ、したがつてこれらの各
高い燃料燃焼位置で新規に導入される燃料により
加えられる接線方向運動を小さくして燃料と空気
との混合を行なわせることができる。これらの各
高い燃料燃焼位置では燃料ノズル装置が向けられ
る仮想燃焼円筒形の径はしだいに小さくされてい
るので、炉内に存在するうず巻きを増大すること
なしに必要な混合が得られる。このようにして、
良好な混合が得られ、未燃カーボンの量を少なく
し、そして必要とされる過剰空気の量を減少する
ことができる。また、NOx及びSO₂の汚染物質
の量も少なくされる。なぜなら、このような汚染
物質を燃焼区域で形成するのに使用される遊離酸
素の量が減少されるからである。

以上述べたように燃料導入の方法によれば、ま
た、炉のスラツギングを減少させることができ
る。なぜなら、上方の燃料ノズル装置は、燃料が
炉内の残留うず巻きにより炉壁に吹きつけられる
ことが少なくなるようにして、燃料を導入するか
らである。

以下図面を参照して本発明の好適な実施例につ
いて詳述する。

第１図において、実質的に矩形の横断面を有す
る炉１０の中には、燃料が複数の燃料ノズル装置
５０により炉の各隅部から導入されて燃焼させら
れる。空気は、押込フアン１２により炉へ供給さ
れる。すなわち、押込フアン１２により送り込ま
れた空気の一部分は、ミル空気ライン１４を通し
てミル（粉砕機）１６へ流れ、このミルで作られ
た微粉炭を乗せる。この燃料−空気混合体は、燃
料−空気ライン１８及び２０を通して炉１０の四
隅部へ供給され、それからこれらの各隅部で燃料
ノズル装置５０を通して炉内へ導入される。

前述したライン１４を通して流れる空気の量
は、ミル１６内で石炭を乾燥させかつライン１８
及び２０を通して流れる間中石炭を浮遊させてお
く状態を維持するために十分な量とされている。
燃焼のために必要とされる残りの空気は、二次空
気ライン２２及び２４を通して流れ、それからバ
ーナに隣接して設置されている風箱（図示せず）
を通して炉内へ導入される。

この二次空気の大部分は複数の燃料ノズル装置
５０の各間、また最上段の燃料ノズル装置の上及
び最下段の燃料ノズル装置の下にそれぞれ設置さ
れている複数の二次空気ノズル６０を通して炉内
へ導入される。ライン２２を通して流れる二次空
気の一部分は、後述する第２図に示されている燃
料−空気ノズル３０へ分離して導入される。二次
空気ノズル６０及び燃料−空気ノズル３０への二
次空気の分配割合は、周知の適当な方法によつて
最適な炉性能を得られるように調節される。

炉１０の壁は、多数の垂直管３２によつて形成
されている。これらの垂直管３２は、その中で蒸
気を発生させるための管である。また、開口３４
が、燃焼ガスの出口として炉１０の頂部に設けら
れている。燃料及び空気はそれぞれ炉中央の仮想
円に対して接線方向に向けられて導入され、これ
により燃焼ガスが出口開口３４に向かつて上向き
に流れるにつれて、ガスの回転運動又はうず巻が
得られる。

第２図は、参照符号５０により総括的に示され
ている燃料ノズル装置５０の詳細を示す。この燃
料ノズル装置５０は、２つの燃料−空気ノズル３
０と１つの燃料ノズル４０とによつて形成されて
いる。そして、複数の燃料ノズル装置５０が炉の
高さ方向に沿つて設けられ、それらの間に二次空
気ノズル６０が設けられている。これらの各ノズ
ル３０，４０，６０は、一般に、炉内の仮想燃焼
円（より詳細にはノズルが垂直方向に傾き自在で
あることから仮想垂直燃焼円筒形）に対して接線
方向に向けられている。この場合、本発明によれ
ば、複数の燃料ノズル装置５０は、後で詳細に述
べるように、それぞれ径の異なる円筒形に対して
接線方向に向けられている。そして、好適な実施
例によれば、複数の二次空気ノズル６０は、すべ
て、同じ大きさの垂直円筒形に対して接線方向に
向けられている。各ノズル３０，４０，６０は、
したがつて、上向き又は下向きに傾斜されても、
その関連する同一の円筒形に対して接線方向に向
けられているままである。

第３図は、炉の高さ方向における種々の位置で
の燃料及び空気の導入方向を示す。図示を簡略に
するために、第３図には炉の対角線上で対向する
２つの隅部しか示しておらず、また各垂直円筒形
を表すのに円だけで示している。

しかして、複数の燃料ノズル装置は、炉の高さ
方向において下の方から順番に、参照符号５１，
５２，５３，５４，５６によつて示されている。
そして、最も下に位置する燃料ノズル装置５１
は、燃料を炉内の仮想垂直燃焼円筒形７１に対し
て接線方向に向けて噴出する。以下、同様に、燃
料ノズル装置５２〜５６が、それぞれ、燃料を仮
想垂直燃焼円筒形７２〜７６に対して接線方向に
向けて噴出する。この場合、第３図によくわかる
ように示されているように、燃料は、炉の高さ方
向において上の方へいくにしたがつて、しだいに
径が小さくなる複数の円筒形７１〜７６に対して
それぞれ接線方向に向けられて噴出される。ただ
し、部分７６は説明上円筒形として述べたが、そ
の径は実際上零である。

これに対し、二次空気ノズル６１〜６７は、そ
れぞれ、二次空気を仮想垂直円筒形８１〜８７に
対して接線方向に向けて噴出するが、これらの仮
想円筒形はすべて同一の径を有するものとされて
いる。したがつて、以下の説明では、二次空気ノ
ズル６１〜６７の各仮想円筒形を示す共通の参照
符号として８０を使用する。

第４図のａ〜ｆは、炉の高さ方向における種々
の位置の横断面であつて、各高さ位置における
種々の燃料燃焼円筒形間の関係をよく示してい
る。

しかして、第４図のａに示されている最も低い
高さ位置においては、燃料燃焼円筒形７１の径は
二次空気円筒形８０の径よりも大きい。第４図の
ｂに示されている高さ位置においても、燃料燃焼
円筒形７２の径は二次空気円筒形８０の径よりも
大きい。しかし、第４図のｃに示されている高さ
位置においては、燃料燃焼円筒形７３の径は二次
空気円筒形８０の径と実質的に等しい。それか
ら、第４図のｄ及びｅに示されている各高さ位置
においては、燃料燃焼円筒形７４及び７５の各径
はそれぞれ二次空気円筒形８０の径よりも小さ
い。そして、第４図のｆに示されている最も高い
位置においては、燃料燃焼円筒形７６の径は、零
であり、二次空気円筒形８０の径よりもかなり小
さい。

再び第４図のａ〜ｅにおいて、線３８は炉隅部
の特定のノズル位置から炉の中心線へ延びる線で
ある。そして、空気に関する偏り角度４０及び燃
料に関する偏り角度４１〜４６は炉隅部の特定の
ノズル位置から炉内の関連する仮想垂直円筒形に
対して接線方向に向けられる空気導入方向及び燃
料導入方向が線３８からどのくらい偏つているか
を示す角度である。従来技術によれば、これらの
偏り角度はすべて約6°であつた。

しかして、炉内に形成させるガスうず巻きを変
化させないためには、空気導入偏り角度４０は6°
のままとし、燃料導入偏り角度１〜４６をそれぞ
れ順次12°、10°、8°、4°、2°、0°とすることが提
案
されている。しかしながら、低い方の高さ位置か
らの残留うず巻きのために高い方の高さ位置では
燃料と空気との増大した混合が得られるので、減
少したうず巻きそれ故改良された炉出口ガス流れ
分配が、ぐう角燃焼炉の混合能力を減少させるこ
となしに、容易に得られる。したがつて、空気導
入偏り角度４０は6°のままとし、燃料導入偏り角
度４１〜４６はそれぞれ10°、8°、6.9°、5.6°、4°
、
2°とすることが最適とされている。

これらの偏り角度は、ノズルが上向きに又は下
向きに垂直に傾けられることに関係なく、常に一
定のままである。そして、上方のノズルから噴出
される燃料及び空気が炉内のうず巻きに入り込む
ことから、増大した混合が得られる。また、燃料
が炉壁に吹きつけられることも少なくなるので、
上方のノズルから導入される燃料によつて生じら
れるスラツギングの発生も少なくなる。

以上述べた説明から明らかなように、本発明に
よれば、改良された炉性能が得られ、また同時
に、炉内のガスうず巻きを減少させ、したがつて
ぐう角燃焼装置の好ましくない問題点を従来より
も少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蒸気発生器用燃焼装置の
一例を示す概略縦断面図、第２図はその燃料及び
二次空気ノズル部の一部分を示す図、第３図は炉
の高さ方向における種々の位置での燃料及び二次
空気導入状態を示す図、第４図のａ〜ｆは炉の
種々の高さ位置における横断面を示す図である。 １０……炉、１２……押込フアン、１４……ミ
ル空気ライン、６……ミル、１８，２０……燃料
−空気ライン、２２，２４……二次空気ライン、
３０……燃料−空気ノズル、３２……垂直管、３
４……出口開口、３８……ノズルから炉中心線に
延びる線、４０……二次空気導入偏り角度、４１
〜４６……燃料導入偏り角度、５０，５６……燃
料ノズル装置、６０〜６７……二次空気ノズル、
７１〜７６……仮想垂直燃焼円筒形、８０〜８７
……仮想垂直空気円筒形。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 実質的に矩形の横断面を有する炉と、この炉
   の頂部に設けられたガス出口と、前記炉の壁を形
   成する多数の管と、前記炉の高さ方向における複
   数の燃料燃焼位置と、これらの燃料燃焼位置間に
   設けられた複数の２次空気導入位置と、前記燃料
   燃焼位置の各々で燃料を前記炉内に設定した仮想
   垂直燃焼円筒形に対して接線方向に向けて噴出す
   る複数の燃料ノズル装置と、２次空気を前記炉内
   に設定した仮想垂直空気円筒形に対して接線方向
   に向けて噴出する複数の２次空気ノズルとを包含
   し、前記複数の燃料ノズル装置は、それらの位置
   が高くなる順に、しだいに小さくなる前記仮想垂
   直燃焼円筒形に対して燃料を噴出することを特徴
   とする蒸気発生器用燃焼装置。